Calcul et optimisation du rendement de votre panneau solaire

Avant de se précipiter dans un projet d’installation solaire, il est bon de se poser la question du rendement solaire. Pourtant (spoiler alert !) le rendement d’un panneau solaire photovoltaïque ne doit pas être votre unique critère de choix. Forcément, vous passez en revue votre niveau d’ensoleillement en espérant que votre production d’énergie sera la plus élevée possible. Il y a peu de mystère quant à la rentabilité de vos panneaux solaires : plus votre panneau peut vous fournir en énergie, plus il est rentable. Or, il existe des différences de production au sein d’une même catégorie de panneaux. Et plus encore si l’on prend en compte tous les panneaux du marché ! Différents types de panneaux solaires affichent, en toute logique, une efficacité de production variable. Le tout est donc de comprendre exactement de quoi il en retourne lorsqu’il est question de rendement et d’optimisation. Alors, qu’est-ce que le rendement d’un panneau solaire et comment le calculer ? Et comment optimiser son installation de panneaux solaires ? Appuyez-vous sur ce guide pour y voir plus clair et convertir un maximum de rayonnement solaire en électricité !

Qu’est-ce que le rendement d’un panneau solaire ?

Le rendement d’un panneau solaire est le rapport entre la puissance solaire entrante et la puissance électrique sortante. Le fameux rendement de conversion. D’ailleurs, et c’est très simple, un rendement est toujours un rapport entre deux unités de grandeur se basant sur la même unité physique. Le calcul qui en résulte est donc toujours une puissance divisée par une puissance ou une énergie divisée par une énergie.

Le rendement surfacique

Dans le cas d’un panneau photovoltaïque, on s’intéresse tout particulièrement au rendement de puissance surfacique. La question est donc de savoir combien de puissance électrique il est possible de tirer de la puissance lumineuse qui vient taper sur la surface d’un panneau. Sachant que le flux d’énergie venant du soleil est équitablement réparti sur une surface, combien de puissance électrique ce flux va-t-il engendrer par unité de surface ? C’est la question qui nous intéresse lorsqu’on envisage le concept de rendement ! Appuyons-nous sur un exemple concret et partons sur une base de 100 photons lumineux, qui viennent taper sur les cellules solaires. Ce qu’on cherche à savoir, c’est combien de ces photons vont engendrer un électron venant circuler dans votre circuit électrique.

Les mesures de rendement

Les mesures de rendement sont toujours réalisées de la même manière, dans les mêmes conditions de test en laboratoire. Et ce, quels que soient les modules ou les cellules. Pour les plus curieux, ces conditions idéales correspondent à un éclairage de 1000 W/m² avec une température de 25°C, ainsi qu’un spectre lumineux dit « AM 1.5 ». Le tout, perpendiculaire à la cellule ou au module photovoltaïque.

Dans tous les cas (et même dans ces conditions idéales), n’envisagez pas les 100 % de rendement, car la physique ne l’autorise pas ! Le rendement d’un panneau et le rendement de ses cellules ne sont d’ailleurs pas les mêmes. Ne soyez pas surpris, ces déperditions énergétiques sont dues à l'assemblage des cellules dans un module photovoltaïque. Il s’agit des pertes dans les soudures ou la réflexion d'une faible partie de la lumière par le verre, entre autres. Il existe un rendement au niveau de la cellule silicium standard (entre 21 et 23 %) et un rendement surfacique au niveau du module (entre 15 et 18 %).

Comment faire le calcul du rendement des panneaux solaires ?

Ce qu’on cherche à déterminer ici, c’est l’efficacité d’un panneau lorsqu’il transforme les rayons du soleil en production électrique.

Faire le calcul du rendement

Le calcul est le suivant : rendement = puissance électrique / puissance solaire reçue. C’est une information que vous retrouverez facilement sur les fiches techniques des différents panneaux solaires, lorsque vous vous renseignez avant l’achat. On estime que les panneaux solaires disponibles sur le marché offrent un rendement qui varie de 7 à 24 %. Leur rendement étant la part d'énergie réellement consommable. Si le rendement d’un panneau est de 18 %, ce sont donc 18 % d’énergie qui seront transformés en électricité.

Ne pas se baser uniquement sur le rendement

Le rendement et la qualité d’un panneau photovoltaïque sont deux choses relativement différentes. Même avec le même éclairage, certains produiront plus que d’autres. Vous aurez probablement envie d’aller vers celui qui a le meilleur rendement… Or, ce n’est pas toujours le choix économique le plus pertinent pour votre projet ! En effet, ce qui importe le plus c’est l’énergie produite sur une année entière. De plus, la qualité réside davantage dans la robustesse et la conception du panneau qu’uniquement dans ses performances.

Faire le calcul de l’énergie dont vous avez besoin

Pour la déterminer, vous vous baserez sur la formule qui suit (inspirez un grand coup avant de la lire, elle peut en intimider plus d’un !). Énergie produite (kWh/an) = énergie surfacique d'ensoleillement moyen à l'année (kWh/m2/an) x rendement surfacique panneau (%) x surface totale panneaux (m2). Pour maximiser votre production, vous pouvez choisir des panneaux avec un bon rendement ou simplement augmenter la surface. L'énergie surfacique d'ensoleillement moyen se calcule avec des logiciels spécialisés qui prennent en compte votre localisation GPS, l'orientation et l’inclinaison de la surface qui accueillera les panneaux.

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Optimiser votre production d’énergie

Pour augmenter l’énergie produite, vous pouvez opter pour les panneaux avec le meilleur rendement. Ou choisir des panneaux avec un rendement moindre, mais en ajouter un de plus pour augmenter la surface de votre installation. Notez que des panneaux affichant un rendement un peu moins élevé peuvent parfois être moins chers et que le calcul économique est à prendre en compte ! Si vous n’êtes pas contraint par l’espace disponible de toiture, rien ne vous oblige à opter absolument pour les panneaux affichant le meilleur rendement. La recherche du meilleur rendement à tout prix se justifie uniquement si vous êtes réellement contraint par la surface disponible.

Comment optimiser l’achat de son panneau solaire et son rendement ?

L’optimisation du rendement dépendra du type de panneaux que vous choisissez. Il dépendra également de l’usage que vous aurez de l’électricité produite par votre installation.

Choisir la technologie de ses panneaux solaires photovoltaïques

Pour un rendement optimal, et si vous vous demandez quel panneau solaire choisir, sachez que tous ne reposent pas sur la même technologie. Le rendement de la cellule photovoltaïque est uniquement lié à sa technologie et dépend des principes physiques de conversion qui opère dans la cellule photovoltaïque. Il existe sur le marché deux grandes familles de cellules photovoltaïques :

• les cellules silicium monocristallines dont le rendement industriel atteint actuellement est de l’ordre de 21 % à 23 % ;
• les cellules photovoltaïques polycristallines dont le rendement industriellement est de l’ordre de 16 % à 18 %.

Les panneaux solaires monocristallins sont ceux qui affichent le meilleur rendement de leur catégorie. Les cellules du panneau monocristallin sont construites à partir d’un seul cristal de silicium, contrairement aux panneaux polycristallins dont les cellules sont composées de multiples cristaux. Les cellules silicium sont les plus utilisées aujourd'hui, car elles offrent le meilleur rapport rendement, durée de vie et coût de fabrication. On ne fabrique aujourd’hui quasiment plus que des panneaux monocristallins, car leur procédé de fabrication est parfaitement maîtrisé. À l’inverse, les panneaux solaires polycristallins ont naturellement tendance à disparaître du catalogue des fabricants.

Les kits solaires ne sont pas en reste. Simples à poser soi-même et idéaux pour se lancer dans le solaire, certains kits affichent des taux de rendement compétitifs. À titre d’exemple, un kit Beem Energy utilise des cellules de grade A avec un rendement de plus de 22 %.

Autoconsommer ou revendre son électricité

Votre projet peut aller au-delà de la simple recherche d’économies. Si réduire sa facture d’électricité est un projet louable, vous avez également la possibilité d'aller plus loin. Et ce, en optant pour la revente totale ou partielle de l’énergie que vous produisez. Trois choix s’offrent donc à vous :

• l’autoconsommation ;
• la revente du surplus, réinjecté dans le réseau ;
• la revente totale.

Votre projet solaire sera plus ou moins rentable selon le choix et l’investissement vers lequel vous vous tournerez. Dans tous les cas, le solaire est un placement des plus intéressants ! L’investissement d’une installation de 6 kilowatts-crête (pour une consommation annuelle de 10 000 kWh) sera rentabilisé sur 10 ans… Et offrira un taux de rendement de plus de 10 %. Oui, c’est plus qu’un livret A !

Vous voilà maintenant mieux armé face à la question du rendement de vos panneaux solaires ! Il peut aller jusqu’à 24 % et n'atteint jamais les 100 %, ce qui est tout à fait normal. Cela s'explique par les déperditions d’énergie, inhérentes à tout système photovoltaïque ! Tous les rayons du soleil ne pourraient être convertis en électricité, même dans les meilleures conditions du monde ! Attention toutefois à ne pas confondre la puissance d’un panneau solaire (exprimée en watt-crête) avec son rendement (exprimé en pourcentage).

Notez également que le rendement de votre installation solaire n'est pas le seul critère à évaluer, il faut pouvoir avoir une vue d’ensemble. Le tout étant pour vous d’estimer la puissance dont vous aurez besoin pour votre installation photovoltaïque, rendement et qualité étant également décorrélés. D’ailleurs, pour faire un premier pas vers le solaire en toute autonomie, optez pour le kit Beem Energy ! Installez-le où bon vous semble, au sol ou sur un mûr et produisez jusqu’à 900 watts-crête. Grâce à l'application mobile, suivez en temps réel votre production d’énergie et gardez un œil sur le rendement selon l’ensoleillement.